碳酸钙经过改性和活化后，具有很高的疏水性。分子结构发生变化，粒度分布更加均匀。它具有白度高、流动性好、发光度好、分布均匀、填充量大、润滑性、分散性和有机性好的特点。与塑料、橡胶有很强的分子间亲和力，填充量是普通碳酸钙的3-6倍，生产成本显著降低。

通常未改性的GCC表面具有亲水性，但与极性有机聚合物的亲和力差，容易造成在基体材料中分散不均匀或堆积，导致填料与聚合物界面不同。这种缺陷容易产生应力集中，导致填充复合材料的力学性能下降而断裂[4]。

碳酸钙的改性方法及其特性

1.1粒度细化

将GCC粉末的粒径微粉化或超微粉化，以提高填料在产品中的均匀分布。碳酸钙生产的主要传统工艺如碳化、粉碎、脱水、干燥等都进行了升级，使得生产工艺复杂，条件难以实现，产品成本增加很多。在聚合物体系中加入纳米活性钙，是因为其颗粒属于纳米级，可以对体系的流变性能产生一定的影响。因此，人们越来越重视对聚合物体系流变性能的研究，其发展也越来越深入。未来的情况很美好，值得探索。

1.2表面改性

利用改性活化剂对碳酸钙进行表面改性。表面改性是指通过物理、化学、机械等方法对粉体材料表面进行改性，根据应用要求有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质。它主要是利用两性物质(有的分子能与无机表面结合，有的能与有机分子反应)对重质碳酸钙进行表面改性。工艺设备相对简单廉价，是目前碳酸钙改性的主要发展方向。表面改性的方法很多，如局部反应改性、表面包覆改性、高能表面改性和机械化学改性。

重质碳酸钙的表面活化改性方法根据生产工艺的不同可分为两大类:干法改性和湿法改性。

干法改性操作方便，改性量大，比湿法改性在工业生产中应用更广泛，但其改性效果与机械设备有很大关系。如果改性方法不当，会极大地影响其改性效果，因此需要选择合适的设备和方法进行改性。干法改性大多是物理改性方法。将碳酸钙加入到高速混合机中，达到一定温度后，加入改性剂，使改性剂附着在碳酸钙粉体表面，形成改性剂包覆层，从而对碳酸钙进行改性。该方法步骤简单，易于大批量操作，可广泛应用于造纸、橡胶、塑料等行业。

湿法改性是在碳酸钙中加入一定的溶剂，然后分次加入改性剂，形成饱和溶液。然后通过超声振动或机械搅拌，由时间、温度和改性剂用量获得最佳改性条件，制备高活性碳酸钙。干法工艺简单，但完全依靠搅拌机很难均匀涂布。更适用于一些成本较高、对表面改性均匀性要求不高的产品，一般都能获得满意的效果。而湿法改性是在液相中进行的，经过一系列操作后可以改性均匀，产品性能均匀。是目前产品常用的表面改性方法。对于超细重质碳酸钙的改性，提高表面改性效果，降低改性成本是必然趋势。提高表面改性效果可以通过改进表面改性方法、改性设备和改性剂配方来实现。降低改性成本可以考虑减少表面改性剂的用量，降低改性过程中的能耗。

2常用的表面改性剂

目前可以对碳酸钙表面进行改性的改性剂分为表面活性剂、偶联剂、聚合物等。根据它们的结构和特性。

2.1表面活性剂

表面活性剂主要包括阴离子、阳离子、非离子和高分子表面活性剂。通过大量的实验，如王昌鉴等。研究了不同表面活性剂对碳酸钙的改性效果。结果表明，阴离子表面活性剂的改性效果最好，当形成合适的复合物时，改性效果更好。硬脂酸和硬脂酸盐是常见的改性剂，因为它们具有良好的性价比。在国际上首次进行了碳酸钙改性实验研究，白艳华系列获得成功。通过在碳酸钙表面包覆硬脂酸作为改性剂，脂肪酸如羟基、巯基、氨基、芳香酸或盐通常被包覆。碳酸钙的表面性质是亲水的，而聚合物中的掺杂是亲油的，两者的分散性都很差。因此，脂肪酸中的RCOO-与碳酸钙中的Ca2+或CaHCO3+生成脂肪酸钙沉淀，使碳酸钙表面具有亲油性。

2.2偶联剂

偶联剂可以通过界面层将聚合物基体与粉体(无机矿物)之间性质不同的材料牢固地结合在一起，因为分子中的一些非极性基团可以与有机聚合物发生化学反应或缠结；分子另一部分的极性基团会形成很强的化学键，因为极性基团可以和粉体表面的各种官能团发生反应。可以看出，偶联剂是一种两性材料结构。

常见的偶联剂如下。钛酸酯偶联剂:钛酸酯偶联剂改性碳酸钙的过程是钛酸酯偶联剂的水解烷基与碳酸钙表面的自由基形成化学键，使碳酸钙表面有一层碳酸酯单层，钛酸酯的另一端与高分子化合物反应形成稳定的化学键。钛酸酯偶联剂改性碳酸钙填充聚合物具有明显的加工性能和物理功能。硅烷偶联剂:硅烷偶联剂是发展最早、应用最广的偶联剂，其作用是将碳酸钙粉体表面硅烷化；铝酸酯偶联剂:铝酸酯偶联剂在室温下为固体，有颜色，无毒。铝酸酯偶联剂能与碳酸钙形成不可逆的化学键。

2.3聚合物

该聚合物可以定向吸附在碳酸钙表面。被聚合物吸附的碳酸钙具有电荷特性，其表面也形成物理和化学吸附层，从而防止碳酸钙颗粒团聚，即提高碳酸钙颗粒的分散性。一般聚合物改性碳酸钙有以下几种方法:碳酸钙表面被聚合物单体吸附聚合，从而在碳酸钙表面形成薄层；聚合物溶解在溶剂中，然后吸附在碳酸钙表面。用马来酸酐改性碳酸钙作为填料制备聚丙烯基复合材料。研究结果表明，添加MAH等改性剂的碳酸钙具有较好的性能。与作为填料的未改性碳酸钙相比，力学性能大大提高。主要原因是改性后其粉体表面能大大降低，分散性大大提高。

3结束语

目前，碳酸钙填料在塑料和橡胶等现代高分子材料、高分子复合材料、功能材料、印刷和涂料工业中占有极其重要的地位。它不仅可以降低聚合物基复合材料或高分子材料的成本，还可以提高材料的硬度、刚度和尺寸稳定性，并赋予这些材料一些特殊的物理和化学性能，如阻燃性、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性和环境接受性等。因此，只有通过合理的改性方法和改性剂的优化选择，才能使其得到广泛应用。